文档内容
第七章 万有引力与宇宙航行（2019 年新人教版）
基础过关卷
班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班
级、姓名、学号填写在试卷上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。
第Ⅰ卷（选择题 共 48 分）
一、选择题：本题共6个小题，每小题4分，共24分。在每个小题的给出的四个选项中，只有一项
是符合题目要求的。
1．【2019年山西省运城市高一月考物理测试】 某物体在地面上受到地球对它的万有引力为F，为
使此物体受到的万有引力减小到，应把此物体置于距地面的高度为(R指地球半径)( )
A．R B．2R
C．4R D．8R
【答案】A
【解析】在地球表面时有F＝G，当物体受到的万有引力减小到时有＝G，解得h＝R.
2.【2019年河北省邯郸市高一月考物理测试】关于环绕地球运行的卫星,下列说法正确的是( )
A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期
B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星,在轨道不同位置可能具有相同的速率
C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星,它们的轨道半径有可能不同
D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星,它们的轨道平面一定会重合
[答案] B
【解析】环绕地球运动的卫星,由开普勒第三定律 =常数,当椭圆轨道半长轴与圆形轨道的半径相等
时,两颗卫星周期相同,选项A错误;沿椭圆轨道运行的卫星,只有引力做功,机械能守恒,在轨道上相互
对称的地方(到地心距离相等的位置)速率相同,选项B正确;所有地球同步卫星相对地面静止,运行周
期都等于地球自转周期,由 ,R= ,轨道半径都相同,选项C错误;同一轨道平面不同轨
道半径的卫星,相同轨道半径、不同轨道平面的卫星,都有可能(不同时刻)经过北京上空,选项D错误.
3.【2019年山西省朔州市高一期中考试物理测试】北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性
三维卫星定位与通信系统(CNSS)，建成后的北斗卫星导航系统包括 5颗同步卫星和30颗一般轨道
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂卫星．关于这些卫星，以下说法正确的是( )
A．5颗同步卫星的轨道半径不都相同
B．5颗同步卫星的运行轨道不一定在同一平面内
C．导航系统所有卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度
D．导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小
【答案】 C
【解析】同步卫星位于赤道平面内，轨道半径都相同，AB错误；第一宇宙速度是最大的环绕速度，
故导航系统所有卫星的运行速度都小于第一宇宙速度，C正确；根据G＝mr，得T＝，导航系统所
有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越大，D错误．
4. 【2019年湖北省安陆市高一月考物理测试】由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地
轴做匀速圆周运动．对于这些做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是( )
A．向心力都指向地心
B．速度等于第一宇宙速度
C．加速度等于重力加速度
D．周期与地球自转的周期相等
【答案】D
【解析】本题重点考查了地球上的物体做匀速圆周运动的知识．由于地球上的物体随着地球的自转
做圆周运动，则其周期与地球的自转周期相同，D正确，不同纬度处的物体的轨道平面是不相同的，
如图，m处的物体的向心力指向O′点，选项A错误；由于第一宇宙速度是围绕地球运行时，轨道
半径最小时的速度，即在地表处围绕地球运行的卫星的速度，则选项 B错误；由图可知，向心力只
是万有引力的一个分量，另一个分量是重力，因此加速度不等于重力加速度，选项C错误．
5.【2019年湖北省大冶市高一期末考试物理测试】在绕地球做圆周运动的空间实验室内，能使
用下列仪器完成的实验是( )
A．用天平测物体的质量
B．用弹簧秤、刻度尺验证力的平行四边形定则
C．用弹簧秤测物体的重力
D．用水银气压计测定实验室的舱内气压
【答案】B
【解析】绕地球做圆周运动的空间站处于完全失重状态，所以与重力有关的实验都要受到影响，故
B选项正确．
6．【2019年湖南省长沙市高一月考物理测试】如图所示，卫星A、B、C在相隔不远的不同轨道上，
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂以地球为中心做匀速圆周运动，且运动方向相同．若在某时刻恰好在同一直线上，则当卫星 B经过
一个周期时，下列关于三个卫星的位置说法中正确的是( )
A．三个卫星的位置仍在一条直线上
B．卫星A位置超前于B，卫星C位置滞后于B
C．卫星A位置滞后于B，卫星C位置超前于B
D．由于缺少条件，无法比较它们的位置
【答案】 B
【解析】由卫星A、B、C的位置可知T＜T ＜T ，原因是卫星运动的周期T＝ .当卫星B运行
A B C
一个周期时，A转过一周多，C转过不到一周，故答案应选B.
二、选择题：本题共四个小题，每小题6分，共24分。在每个小题的给出的四个选项中，有多项
符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7.【2019年河南省洛阳市高一期中考试物理测试】我国发射的第一颗探月卫星“嫦娥一号”，进入
距月面高度h的圆形轨道正常运行．已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力
常量为G，则 ( )
A．嫦娥一号绕月球运行的周期为2π
B．嫦娥一号绕行的速度为
C．嫦娥一号绕月球运行的角速度为
D．嫦娥一号轨道处的重力加速度g
【答案】CD
【解析】设月球质量为M，卫星质量为m，在月球表面上，万有引力约等于其重力有：＝mg，卫星
在高为h的轨道上运行时，万有引力提供向心力有：
＝mg′＝m＝mω2(R＋h)＝m(R＋h)，由上二式算出g′、
v
、ω、T可知A、B错，C、D正确．所以
本题选择C、D.
8.【2019年山东省邹城市高一期末考试物理测试】两颗人造地球卫星质量之比是1∶2，轨道半径
之比是3∶1，则下述说法中，正确的是( )
A．它们的周期之比是∶1
B．它们的线速度之比是1∶
C．它们的向心加速度之比是1∶9
D．它们的向心力之比是1∶9
【答案】BC
【解析】人造卫星绕地球转动时万有引力提供向心力，即 G＝ma
n
＝m＝mr，解得a
n
＝G∝，
v
＝
∝，T＝2π∝，故两颗人造卫星的周期之比T
1
∶T
2
＝∶1，线速度之比
v1
∶
v2
＝1∶，向心加速度之
比a ∶a ＝1∶9，向心力之比F∶F＝ma ∶ma ＝1∶18，故B、C对，A、D错．
n1 n2 1 2 1 n1 2 n2
9. 【2019年浙江省台州市高一月考物理测试】探索火星的奥秘承载着人类征服宇宙的梦想。
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂假设人类某次利用飞船探测火星的过程中，飞船只在万有引力作用下贴着火星表面绕火星做圆周运
动时，测得其绕行速度为 v ，绕行一周所用时间为T, 已知引力常量为G，则( )
A．火星表面的重力加速度为
B．火星的半径为
C．火星的密度为
D．火星的质量为
【答案】BC
【解析】飞船在火星表面做匀速圆周运动，轨道半径等于火星的半径，根据
v
＝，得R＝，故B正
确；根据万有引力提供向心力，有G＝mR，得火星的质量M＝，根据密度公式得火星的密度ρ＝＝
＝，故C正确；根据M＝ρ·＝××3＝，可知D错误；根据重力等于万有引力得，mg＝G，得g＝G
＝，故A错误。
10.【2019年山东省临沂市高一期中考试物理测试】两颗靠得很近而与其他天体相距很远的天体称
为双星，它们以两者连线上的某点为圆心做匀速圆周运动，如果二者质量不相等，则下列说法正确
的是( )
A．它们做匀速圆周运动的周期相等
B．它们做匀速圆周运动的向心加速度大小相等
C．它们做匀速圆周运动的向心力大小相等
D．它们做匀速圆周运动的半径与其质量成正比
【答案】 AC
【解析】双星系统中两个天体绕着其连线上某一点做匀速圆周运动，它们之间的万有引力是各自做
圆周运动的向心力，两天体具有相同的角速度，周期相等，故 A、C项正确．根据F＝＝mω2r ＝
1 1
mω2r，两者质量不等，故两天体的轨道半径不等，且mr＝mr，故B、D选项错误．
2 2 1 1 2 2
第 II 卷（非选择题 共 52 分）
三、填空题（两个题共15分，其中11题6分，12题9分）
11．【2019年贵州省安顺市高一期中考试物理测试 】火星的半径是地球半径的1/2，火星质量
约为地球质量的1/10，忽略火星和地球的自转，如果地球上质量为60 kg的人到火星上去，则此人
在火星表面的质量是________kg，所受的重力是________N；在火星表面上由于火星的引力产生的
加速度是________m/s2.在地球表面上可举起60 kg杠铃的人，到火星上用同样的力可举起质量是
________kg的杠铃．(g取9.8 m/s2)
【答案】60 kg，235.2 N，3.92 m/s2 150 kg
，
【解析】人在地球上质量为60 kg，到火星上质量仍为60 kg.忽略自转时，火星(地球)对物体的引力
就是物体在火星(地球)上所受的重力，则人在火星上所受的重力为
mg ＝G＝G＝＝mg ＝235.2 N
火 地
火星表面上的重力加速度为
g ＝g ＝3.92 m/s2
火 地
人在地球表面和在火星表面用同样的力举起物体的重力相等，设在火星上能举起物体的质量为
m′，则有mg ＝m′g ，m′＝m＝×60 kg＝150 kg
地 火
12.【2019年四川省广安市高一月考物理测试】此前，我国曾发射“神舟”号载人航天器进行
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂模拟试验飞行，飞船顺利升空，在绕地球轨道飞行数圈后成功回收．当今我国已成为继前苏联和美
国之后第三个实现载人航天的国家，载人航天已成为全国人民关注的焦点．航天工程是个庞大的综
合工程，理科知识在航天工程中有许多重要的应用．
(1)地球半径为6 400 km，地球表面重力加速度g＝9.8 m/s2，若使载人航天器在离地面高640
km的圆轨道上绕地球飞行，则在轨道上的飞行速度为________m/s.(保留两位有效数字)
(2)载人航天器在加速上升的过程中，宇航员处于超重状态，若在离地面不太远的地点，宇航员
对支持物的压力是他在地面静止时重力的4倍，则航天器的加速度为________．
【答案】(1)7.6×103(2)3g
【解析】 (1)航天器在轨道上运行时，地球对航天器的引力提供航天器所需的向心力，＝.
在地面上＝mg，解得 v ＝7.6×103 m/s.
(2)加速上升时宇航员处于超重状态，根据牛顿第二定律得F －mg＝ma，
N
由牛顿第三定律可知F ＝4mg，
N
解得a＝3g.
四、计算题（三个题共37分,其中13题9分，14题12分，15题16分，书写时要有必要的文字说明
和解题步骤，有数值计算的要注明单位）
13．【2019年陕西省咸阳市高一月考物理测试】如图所示为中国月球探测工程的标志，它以中
国书法的笔触，勾勒出一轮明月和一双踏在其上的脚印，象征着月球探测的终极梦想．若宇宙飞船
在月球表面绕月飞行的周期为T，月球的半径为R，引力常量为G，若物体只受月球引力的作用，
请你求出：
(1)月球的质量M；
(2)月球表面的重力加速度g；
【答案】(1) (2)
【解析】(1)宇宙飞船在月球表面绕月飞行的周期为T，由万有引力提供向心力有：
G＝mR；(3分)
解得：M＝.(3分)
(2)根据公式a＝＝＝.(4分)
14．【江苏省盐城市高一月考物理测试】宇航员在某星球表面以初速度 竖直向上抛出一个物体，
v0
物体上升的最大高度为h.已知该星球的半径为R，且物体只受该星球的引力作用．
(1)求该星球表面的重力加速度；
(2)如果要在这个星球上发射一颗贴近它表面运行的卫星，求该卫星做匀速圆周运动的线速度和周期．
【答案】(1) (2)v0
【解析】 (1)设该星球表面的重力加速度为g′，物体做竖直上抛运动，由题意得
v
＝2g′h，得
g′＝.
(2)卫星贴近星球表面运行，则有mg′＝m，得
v
＝＝
v0
；由T＝，得T＝.
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂15．【2019年江西省南昌市高一期末考试物理测试 】“嫦娥三号”探月卫星在空中的运动可简化
为如图5所示的过程，卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进
入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道.已知卫星在停泊轨道和工作轨道运行的半径分别为 R
和R，地球半径为r，月球半径为r，地球表面重力加速度为g，月球表面重力加速度为.求：
1 1
(1)卫星在停泊轨道上运行的线速度大小；
(2)卫星在工作轨道上运行的周期.
【答案】 (1)r (2)
【解析】(1)设卫星在停泊轨道上运行的线速度为
v
，卫星做圆周运动的向心力由地球对它的万有引
力提供，有
G＝m，且有G＝m′g，由此得
v
＝r.
(2)设卫星在工作轨道上运行的周期为T，
则有G＝m2R，又有G＝m′，
1
解得T＝ .
16、附加题(本题供学生拓展学习，不计入试卷总分)如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B
的圆形轨道位于赤道平面内，离地球表面的高度为h，已知地球半径为R，地球自转角速度为ω ，
0
地球表面的重力加速度为g，O为地球中心．
(1)求卫星B的运行周期．
(2)如果卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻 A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线
上)，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？
【答案】(1)2π (2)
【解析】(1)由万有引力定律和牛顿第二定律得
G＝m(R＋h)，G＝mg，由以上两式得T ＝2π.
B
(2)设B卫星角速度为ω ，至少经过时间t，A、B两卫星再一次相距最近，则一定是B比A多转了
B
一圈，有ω t－ωt＝2π，由(1)中结果得ω ＝＝ ，解得t＝ .
B 0 B
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